基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的智能灌溉系統(tǒng)設(shè)計(jì)與實(shí)現(xiàn)(doc畢業(yè)設(shè)計(jì)論文)-在線瀏覽
2025-08-14 20:20本頁(yè)面
【正文】 溫度傳感器3模擬緩沖器放大1A/D轉(zhuǎn)換1A/D轉(zhuǎn)換2模擬緩沖器放大1模擬緩沖器放大1A/D轉(zhuǎn)換3單片機(jī)Nrf21L01此方案采用PC機(jī)實(shí)現(xiàn)。在這種方案中，調(diào)試十分方便，而且人機(jī)交互友好。而且在一些條件較為惡劣的場(chǎng)合，PC機(jī)體型過(guò)大，攜帶安裝不方便，性能不穩(wěn)定，會(huì)給工程帶來(lái)諸多麻煩。由于經(jīng)費(fèi)有限，本系統(tǒng)暫時(shí)實(shí)現(xiàn)單點(diǎn)溫度無(wú)線測(cè)量。這種方案實(shí)現(xiàn)簡(jiǎn)單，擴(kuò)展性好，成本低。本文基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的溫度監(jiān)控系統(tǒng)說(shuō)用到的元件有：8051單片機(jī)，DS18B20數(shù)字溫度傳感器，LCD1602，nRF21L01等。1. 8051基本參數(shù)8位CPU4KB字節(jié)的掩膜ROM程序存貯器128字節(jié)的RAM4個(gè)8位的IO口（P0~P3）2個(gè)16位定時(shí)器/計(jì)數(shù)器1個(gè)全雙工異步串行口5個(gè)中斷源，2個(gè)中斷優(yōu)先級(jí)的中斷控制器時(shí)鐘電路，~12MHz2. 芯片內(nèi)部邏輯結(jié)構(gòu)：中央處理器(CPU)：運(yùn)算器、控制器、寄存器內(nèi)部數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)：有128字節(jié)數(shù)據(jù)存儲(chǔ)器(RAM)和21個(gè)專用寄存器單元SFR統(tǒng)一編址內(nèi)部程序存儲(chǔ)器(ROM) ：4K字節(jié)程序存儲(chǔ)器(ROM) 。并行輸入輸出口：4個(gè)8位并行I/O口(P0P3) 。一個(gè)全雙工異步串行通信口。位處理器：又稱為布爾處理器。(1)電源: ① VCC 芯片電源，接+5V；② VSS 接地端；(2)時(shí)鐘:XTALXTAL2 晶體振蕩電路反相輸入端和輸出端。③RST/VPD:復(fù)位/備用電源。⒋ I/O線80C51共有4個(gè)8位并行I/O端口：P0、PPP3口，共32個(gè)引腳。 [2] 數(shù)字式溫度傳感器DS18B20（1）DS18B20數(shù)字溫度傳感器概述[3]DS18B20數(shù)字溫度計(jì)是DALLAS公司生產(chǎn)的1－Wire，即單總線器件，具有線路簡(jiǎn)單，體積小的特點(diǎn)。其引腳功能描述見表31。訪問DS18B20必須嚴(yán)格遵守這一命令序列，如果丟失任何一步或序列混亂，DS18B20都不會(huì)響應(yīng)主機(jī)（除了Search ROM 和Alarm Search這兩個(gè)命令，在這兩個(gè)命令后，主機(jī)都必須返回到第一步）。由主機(jī)發(fā)出的復(fù)位脈沖和跟在其后的由DS18B20發(fā)出的應(yīng)答脈沖構(gòu)成。b. ROM命令：ROM命令通過(guò)每個(gè)器件64bit的ROM碼，使主機(jī)指定某一特定器件（如果有多個(gè)器件掛在總線上）與之進(jìn)行通信。指令協(xié)議功能讀ROM33H讀DS18B20中的編碼(即64位地址)符合ROM55H發(fā)出此命令后，接著發(fā)出64位ROM編碼，訪問單總線上與該編碼相對(duì)應(yīng)的DS18B20,使之作出響應(yīng)，為下一步對(duì)該DS18B20的讀寫作準(zhǔn)備搜索ROM0F0H用于確定掛接在同一總線上DS18B20的個(gè)數(shù)和識(shí)別64位ROM地址，為操作各器件作好準(zhǔn)備跳過(guò)ROM0CCH忽略64位ROM地址，直接向DS18B20V 溫度轉(zhuǎn)換命令，適用于單個(gè)DS18B20工作告警搜索命令0ECH執(zhí)行后，只有溫度超過(guò)廟宇值上限或下限的片子才做出響應(yīng)溫度轉(zhuǎn)換44H啟動(dòng)DS18B20進(jìn)行溫度轉(zhuǎn)換，轉(zhuǎn)換時(shí)間最長(zhǎng)為500ms(典型為200ms),結(jié)果豐入內(nèi)部9字節(jié)RAM中讀暫存器BEH讀內(nèi)部RAM中9字節(jié)的內(nèi)容 寫暫存器4EH發(fā)出向內(nèi)部RAM的第4字節(jié)寫上、下溫度數(shù)據(jù)命令，緊該溫度命令之后，傳達(dá)兩字節(jié)的數(shù)據(jù)復(fù)制暫存器48H將RAM中第4字內(nèi)容復(fù)制到E2PROM中重調(diào)E2PROM0B8H將E2PROM中內(nèi)容恢復(fù)到RAM中的第4字節(jié)讀供電方式0B4H讀DS18B20的供電模式，寄生供電時(shí)DS18B20發(fā)送“0”，外部供電時(shí)DS18B20發(fā)送“1” ROM的內(nèi)存指令（4）DSl8820芯片的工作原理DSl8820芯片溫度測(cè)量的啟動(dòng)，發(fā)送指令，存取時(shí)鐘等，全部在一組數(shù)據(jù)線上完成，因?yàn)槠鋬?nèi)部結(jié)構(gòu)上集成了溫度電路、存儲(chǔ)器等多功能模塊。掉電模式和待機(jī)模式下電流消耗更低。3. RF24L01有工作模式有四種： ①收發(fā)模式 ；②配置模式 ； ③空閑模式 ；④關(guān)機(jī)模式 ；工作模式由PWR_UP register 、PRIM_RX register和CE決定，模式PWR_UP寄存器PRIM_RX寄存器CEFIFO狀態(tài)接收111發(fā)射101數(shù)據(jù)已經(jīng)在發(fā)射堆棧里發(fā)射101當(dāng)CE已經(jīng)有下降沿跳變時(shí)，數(shù)據(jù)已經(jīng)發(fā)出空閑2111→0發(fā)射堆棧空空閑11_0此時(shí)沒有數(shù)據(jù)要發(fā)送掉電0___ nRF24L01的工作模式當(dāng)nR24L01收到應(yīng)答信號(hào)時(shí)，他將認(rèn)為該包數(shù)據(jù)成功發(fā)送到接收方，并把這包數(shù)據(jù)從發(fā)射堆棧中清除，同時(shí)IRQ變低，STATUS寄存器里的中斷標(biāo)志位TX_ D S置高。系統(tǒng)開銷低。1. 復(fù)位電路：在單片機(jī)的RST引腳引入高電平并保持2個(gè)機(jī)器周期時(shí)，單片機(jī)內(nèi)部就執(zhí)行復(fù)位操作。本設(shè)計(jì)采用按鍵復(fù)位。本設(shè)計(jì)采用內(nèi)部時(shí)鐘方式，在單片機(jī)內(nèi)部有一震蕩電路，只要在單片機(jī)的XTAL1和XTAL2腳外接石英晶體（簡(jiǎn)稱晶振），就構(gòu)成了自己震蕩器并在單片機(jī)內(nèi)部產(chǎn)生時(shí)鐘脈沖信號(hào)?！?2MHz間選擇，典型值為12MHz和6MHz。在編寫程序的時(shí)候，模塊化的思想是十分有效的。在進(jìn)行硬件電路的設(shè)計(jì)的時(shí)候，本文也是采用這種思想講硬件電路分為幾大功能模塊，然后用較為簡(jiǎn)單的電路來(lái)實(shí)現(xiàn)這種功能塊。，然后再將其連接起來(lái)，就能最終完成基于無(wú)線傳感器網(wǎng)絡(luò)的數(shù)據(jù)采集系統(tǒng)的硬件電路設(shè)計(jì)工作。該電路是把本人的8V直流輸入進(jìn)行全橋整流，成為脈動(dòng)直流，經(jīng)過(guò)，一級(jí)濾波后送至三端穩(wěn)壓集成電路lm7805穩(wěn)壓，再經(jīng)二級(jí)濾波后即為＋5V輸出，C1，C3是一級(jí)濾波電容，U1是穩(wěn)壓管lm7805，C4是二級(jí)濾波電容。該電路把先前轉(zhuǎn)換得到的＋5V電源經(jīng)過(guò)低壓差電壓調(diào)節(jié)器lm1117轉(zhuǎn)換為＋3V電源。（1）8051單片機(jī)要正常工作，振蕩電路和復(fù)位電路是必不可少的。此時(shí)I/O線不需要強(qiáng)上拉，不存在電源不足的問題。（3）控制設(shè)備部分由于條件有限，本設(shè)計(jì)采用發(fā)光二極管來(lái)模擬報(bào)警。（5）顯示部分 本設(shè)計(jì)在溫度測(cè)量部分采用LCD1602液晶顯示模塊來(lái)顯示溫度，,P0由上拉電阻提高驅(qū)動(dòng)能力，作為數(shù)據(jù)輸出并作為L(zhǎng)CD的驅(qū)動(dòng)，~，讀/寫選擇R/W，數(shù)據(jù)/命令選擇RS。 nrf24L01無(wú)線傳輸電路 基
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